古人族先进科技（Tauri）分部 - 先进探空火箭项目组 - 友情合作：

ASR Avionics 系列航电系统，基于TAAT Rocketduino 90R的航电成套解决方案。


Powered By STM32 Cortex-M3处理核心，支持STM32 Discovery 与 Maple IDE 环境。
提供完整的气象探测与惯性测量功能，四层模块化结构，通用接口设计。
由先进探空火箭项目组与古人族先进科技共同设计。
南京先进探空火箭项目组
古人族先进科技驻Tauri分部
特别鸣谢：
SiCheng Electron Technology Group（提供多轴联动加工技术支持）
Foxconn Technology Group（提供材料预加工与航电破坏性测试技术支持）

正如古人所说，在硬件方面”星云“提供了MAPLE和DISCOVERY两种开发环境，用户可以根据自己的需求，选择用Arduino或是C语音来为系统编程。

完全不懂,但是支持,

高二就懂那么多...想当年我高二还在正8051...

收到申报材料。申报材料必要件齐备。

同时我们有一些疑问，申请人应及时解答：

1、没有明确本项目到底要做什么。项目介绍中只有宏观介绍，没有初步方案阐述，甚至没有基本的设计依据。

2、项目性质存在矛盾。申报材料开始阶段的叙述似乎表明该项目只进行了理论预研并急需实验，而后面部分似乎是打算要一次性做出产品并付诸销售。例如，如果是实验，就没有必要在与电路毫无关系的丝印图案上大做文章。又如，如果实验，只需要2片实验板即可，而预算表明申请人计划制造10片，且材料的数量显然会导致一部分材料多余，而一部分不够。对于实验，没有阐述多做8片的理由。对于科创基金而言，这是两个不同的资助类型。而对于生产，应考虑科创基金B。

3、结构不支持功能。申报材料中没有提及加速度计、陀螺仪等传统的航姿测量设备，而GPS模块似乎难以满足航姿测量的需要。在功能中却包含这些部分以及其他一些缺乏结构支持的部分。

4、申报材料中所述Xtend数传模块不符合我国频率规划，属禁止使用的非法发射设备。

考虑气压计  哪怕是30块钱一个的~~~也可以玩到 9000M 高空

火箭上要gps干啥？

ADIS16405[s:261]

广局表示支持！

虎哥提及的10块PCB板的问题貌似在广局也出现过，现在广局大量存在设计缺陷PCB板

实际使用时确实只需要2块，但是据猴子说，打样里面无论是10块板子还是2块板子效果相差无几

所以我估计楼主也是希望把研发成功的另外8块板子贡献给其他坛友，才打算做成产品吧？

建议楼主选择A基金，将剩余PCB航电板以自费形式开发并销售给坛友，这样也可以减少一下资金上的负担

作为本套航电系统的设计开发者，请允许我在这里澄清一下关于本次项目的详细信息：
1.首先，本此项目是由TAAT（古人族先进科技）为ASR（先进探空火箭项目）设计的第一套模块化航电系统，其目的是为ASR即将发射的探空火箭配套的航电系统，其主用途是为配套ASR项目组的探空火箭而使用的。
2.关于PCB数量问题，这套系统所采用的是主控板四层+扩展板两层PCB符合结构，不包含有高速总线结构，未使用差分阻抗布线，遂选择了嘉立创，兴森快捷这类普通打样提供商。众所周知，这类小批量样板商每次都是10片起做的。
说详细点就是，不管你做多少片的数量，只要是10片以内，价格都是相同的。另外介于航电这种电子系统的稳定性要求，ASR小组要求我提供6套完整的系统。经过最终稳定性测试，实际上箭的只有2套这种系统。另外我作为硬件系统的设计者，还需要保留1-2套做硬件系统的技术支援用途。关于将本项目最终多余出的航电材料转售给其他爱好者，仅仅是次要的，不是本次项目的主要目的。
3.关于未提及的惯性测量功能：本套系统现在已完成的进度是主控板和GPS与数据记录板，惯性测量单元与传感器板和电源管理板还在设计与模拟进行中，所以尚未公布出来详细资料。关于硬件选用，我们选择了作为姿态数据记录的MPU6050+HMC5883作为大量程姿态传感器，以及航电系统的主惯导ADIS16405作为小量程精密惯性测量单元。这样的设计是因为ADIS16XXX系列的IMU虽然动态漂移较小，但是其量程范围窄，如果角动量稍大，就会造成爆表情况而无法正常记录，遂选用了这种组合方案。
4.关于不使用单一气压计以及GPS的用途：众所周知，根据气动原理，航天器在高速下飞行下其内外压差很大。这就是为什么飞机在舱内密封失效的情况下，会导致失压情况。火箭也是一个道理，如果使用单一气压传感器，在火箭飞行时必然无法测量其真实气压数据，另外业余小型火箭的速度非常高，飞行过程中产生的音爆也会击碎气压计的应变片，这就是为什么航电不使用单一气压传感器的原因。另外，作为一个完整的组合惯导，GPS和IMU都是互不可分的。IMU作为高速飞行时的惯性导航主要元件，而GPS则用来确定初始起点以及修正IMU的累计误差（因为就凭目前地球现有的科技水平来说，再好的惯性测量元件，都是有一定的动态漂移度的）。
5.关于XTend数传单元的问题，这个虎哥说的没错。因为根据我国的无线电频段划分，XTend所使用的800-828MHz频段的确不属于免执照无线电频段，而且XTend的发射功率（1W）也超过了免证功率（0.5W）的限制。所以关于数传系统的选择，我们还会进行修改的。
以上，是我关于此项目的补充信息，请各位参考并提出意见和建议。
—————————————古人族先进科技Tauri分部 20130428

非常感谢焓熵版主和古人科技的支持，我再对虎哥提出的问题进行回答。

第一个和第二个问题其实可以一起回答。正如我所说，本项目是ASR项目的一部分，所以本项目所有的进度、设计指标、思路都是由ASR项目决定。由于我们很少在KC上做发布，所以大家可能并不了解我们的项目。

ASR的目标是在2013年年底之前开发制造出低成本、高可靠性具有真正实际意义的多功能探空火箭。要求可以把小于1kg的载荷送入不低于海拔3000m的大气层。燃料方面第一期将保守采用改进型RNX燃料，并对RAP等高能燃料做一定程度的预研，评估第二期上箭的可能性。设计方面我们将尽量做到每一个设计都有理有据，利用CFD、MATLAB等模拟软件进行可能的数值模拟，并且计划在南航进行跨音速风洞实验（正在联系中，不能保证一定实施）。“星云”系统就是ASR火箭上要搭载的航电系统，对于此系统，我们已完成充分的实验，所以设计电路打板是下一步目标。本次资金申请的4块板子（中央处理板、电源控制板、传感器板和GPS/TF板）为“星云”系统的标配，也就是说不论此ASR火箭是被设计成什么功能，都会搭载这4块板子。在规划图上的ADIS16405模块便不是标配，只有在惯导技术验证箭上才会安装，这是一个多功能模块之一。与此相同的还有探空单元、生物实验单元、航拍单元等模块，这些都是基于”星云“基本系统，根据ASR火箭的实际需求而拓展出的不同功能模块。这样模块化设计也是为了ASR火箭的实用性而考虑。

https://www.kechuang.org/t/54940                      ASR CFD模拟实验
https://www.kechuang.org/t/52937                      ASR 箭体状态方程讨论
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/?p=397                                                    航天局关于ASR的报道

本项目并不是生产，而是碍于厂家的限制，1次打PCB板至少要10块打起，低于10块价格和10块一样。而板子上的芯片价格相对较低，所以边际成本就比较低，所以除了自用，还可以为KC网友贡献出一部分。整个ASR项目资金需求量非常大，在控制预算的同时，我们已经在竭尽全力寻找资金来源，这样出售的形式也可以从部分方面缓解压力。

对于第3个问题，我们已经给出了中央控制板和TF/gps板的详细报价，而传感器板和电源板由于还在设计中，本着严谨的态度，无法给出具体价格，但根据经验可以估算。而IMU就在传感器板上。GPS存在的意义并不是为了显示姿态，而是为了定位，显示俯视航迹，并找回等功能，请大家不要误解。而且为了防止ASR火箭出现Qu8k的火箭出现GPS全部失效的情况，我们和古人做了相应措施。

第4个问题，ASR火箭所使用的数传暂未确定，XTend只是备选方案之一。经查证，确实属于违法产品，感谢虎哥提醒，此方案被淘汰。

最后，我想说，从深层次来说ASR的目标是希望通过中学生的切身行动来提高我国业余科技爱好的水平，更重要的一点，希望改变一些国内科技爱好者对科技爱好仅停留在“好玩”或好看“这样的层次，而不去以科学理性逐步发展兴趣，逐渐深入而提高自己的现象。另外我们也希望以100%DIY和100% original data的方式来落实学术诚信，不论结果怎样，确保公布的数据一定是初始数据，也不论效果如何，火箭也由自己设计制造。希望可以遏制一些某些业余科技领域以及国内高等教育的伪造之风。


ASR项目组            2013/4/28

兴森快捷！！高帅富无误。。

不太懂，GPS如何用于修正IMU的累积误差？
该不会是想用IMU加速度数据积分获得位移吧

另：对目前KC的火箭技术木有概念，是已经可以火控调整箭体姿态了吗？

只是举例，本次板子是交给嘉立创加工，富士康测试的。
另外一点，我需要保证我产品品质的，不是某些人吹的很好，但实际做出来的东西一到关键时刻就出毛病，尤其是航电系统。
高富帅=只选贵的不选对的，请注意用词。我选择供应商历来的原则是性能最大化的同时还要少花冤枉钱，不是某些人口口声声说着省钱，实际上在做花费冤枉钱的勾当。
业余爱好者的资金都来之不易，首先要学会如何合理使用才是王道。

赞严谨的态度！嘉利创已经不错了，而且四层板便宜

请参考有关SINS组合惯导的资料，在组合惯导中，GPS的主要用途是确定起始点和IMU累积误差修正。
IMU是有动态漂移度的，在航天器飞行过程中，飞行的时间越长，累积误差就越大，这时就需要使用GPS进行修正了，否则累积误差过大导致传感器数据与实际情况相差过大而失去意义。
惯性导航的原理正是通过加表和陀螺仪的数据积分获得三维位移数据的。
姿态调制系统目前的难点在于矢量喷口或空气舵的加工难度上，至于控制算法方面，论坛里面很多算法方面的高人都可以攻克的。
另外关于目前可行的姿态修正方案，前段时间猎鹰曾给我发过一个美国战神火箭的发射视频。感觉那种方法简单而有效，特别适合有能力的业余爱好者参考。
那种方案无需空气舵和矢量喷口，而是通过航电系统控制一对自旋发动机进行姿态调整的，有兴趣的朋友可以去搜索该视频。

低成本捷联惯导系统中，GPS数据可以拿来融合滤波得到高程，但在业余火箭的加速度下，GPS是无法工作的。
确定初始点和终点我知道，然则民用的IMU传感器积分得到的位移数据你可以试一下，应该是没法用的。
所以，何来GPS去修正一说呢

不知我有木有问清楚

请你仔细阅读一下我在11楼的帖子，我详细地交代了GPS的用途。这里的GPS不用来组建惯导系统，精度达不到，仅作为试验而已。

GPS芯片并非在高加速度下无法工作，而是晶振和算法的问题，你可以搜索一下国外爱好者的相关测试资料。

是的，因为民用GPS设置了门限，速度过高就会自动失锁，但是失锁不代表完全无法输出。
航电控制算法会过滤出有效信息反馈给捷联惯导处理部分的。另外一点，我的航电设计的时候在硬件上可以支持GPS原始数据输出，也就是说如果我们使用相应的硬件，可以绕过GPS芯片本身的处理器，直接通过记录原始数据从而进行分析得出较为可靠的信息。
另外关于你说的民用IMU积分数据无效我不太明白你想表达的意思，可以再说明一下吗？非常感谢！

关于IMU，我们使用了一组导航级惯性元件（Navigation Grade）和一组战术级惯性元件（Tactical Grade）。
两者的组合，可以弥补相互的缺点（导航级的高动态漂移与战术级的小量程范围），从而尽可能的获取更好的性能。

唔，10楼说是用来组建惯导系统，所以才有我的讨论。
讨论仅限我对项目细节的一些看法，仅供参考。
民用GPS芯片一般会写最大速度500KMPH，未测试。
在火箭的加速度下，GPS高程数据是无法使用的。

如果没有航迹记录要求，我觉得找回功能完全可以使用数传模块来做

嗯，没错。GPS确定起始点这个功能已经属于GPS+SINS组合惯导范畴了。当然，实际累加误差的修正会在GPS过滤出有效信息的情况下进行修正。
民用芯片在1854Km/h下失锁不是因为硬件问题，而是因为被人为的限制了性能。这是一个由国际组织设置的保护措施，防止有人使用其制作武器导引头。

你说的两组元件是指的MPU6050+HMC5883 和 ADIS16405吧

说说我的经验：

mpu6050这个方案是我正在用的方案，本身就是面向消费电子的所以精度和零票用来积分位移是肯定不用想了
ADIS16405我没有用过，但是用过ADIS16365，基本上差不多，精度和ADI自家的模拟单轴陀螺仪、加速计一致，比INV、ST之流的明显要好。
但是很遗憾，这个600美金的传感器依然无法得到你们想要的位移数据，我们之前做过，数据惨不忍睹。

我个人的意见是虽然动态漂移值很重要，但是不是唯一。如果想获得可靠的数据，滤波算法也很重要。
对于MEMS惯性元件，未经处理的原始数据当然是惨不忍睹的（不过我本人对程序算法不是很在行，这点请懂航电算法的朋友来讲一下。）。
另外，滤波算法和积分算法是两回事，这个和最终能否获得有效信息至关重要。需要软硬件的完美结合才行，不是单一一方就可以解决的。
这东西就像我现在正在调试的6050一样，直接获取源码数据映射在GUI界面上，抖动很厉害，其数据根本无法使用。
但是加上了滤波算法后，其状态就很稳定，可以获得有效的姿态信息了。

是的，你说的有道理。但我不得不再强调一遍我们的目的。安装这个ADI模块目的并不是做非常精确的航迹重现，确实25度的漂移根本达不到这样的精度。要知道价格对于精确度来说是几何次方增长，作为没有收入来源的中学生是不可能承担这样的价格的。重点在于算法和系统的测试，我们做了很多比对和权衡才选择了这样的IMU，我们遵循虎哥提出的倡议，即不要盲目追求性能，而去考虑实际价值。作为滤波算法和系统的测试品，这样级别的IMU绝对已经够用，等时机成熟再考虑更好的IMU。 此外，ADI的IMU不在本次经费申请的范围内，可以移步其他版块进行详细讨论。

请相信我完全明白你说的滤波的意思

但是这里的滤波，就相当于你要将一个叠加了几Hz和几百KHz噪声的信号滤出一条曲线，同时实时性要求很高
Impossible Mission
姿态数据（四元数、欧拉角）可以通过加速计、陀螺仪、地磁罗盘甚至GPS四者卡尔曼得到，但是位移，IMU里唯一有用的数据只有加速度计的值，没法互补，除了做做均值平滑没啥可做了。

确实是这样
在高动态环境，陀螺对振动和加速度的敏感，以及本身传感器的非线性，带宽不足造成的混叠，圆锥运动，划船运动，延时不一致，都会变得非常明显。
我用自己的算法，adxl345+mpu6050，载体为四轴飞行器。在正常飞行时，可以做到3分钟内速度漂移不大于1m/s，位置漂移不超过40m。一旦进行机动飞行，漂移就会增加2-10倍

饿啊、、、这套航电重点不是惯导，不是积分得位移，和惯导有关的器件并不在资金申请的范畴内，而是开发制式航电系统，所涉及的传感器只是做记录作用。请相信，我们完全清楚IMU巨大的误差，但重点绝不在此，别再这上头纠结啊、、、、咱们可以到火箭版去专门开个帖子去讨论

猴子同志，MPU6050本身就是包括加表和陀螺仪的，为何要特地再使用一个ADXL345的加表？
另外请教一下广局航电使用的ADIS16375是通过什么途径解决这个问题的，能否指教一下，不胜感激！！！

我只是觉得这部分设计思路可能有些问题，不纠结不纠结
anyway，项目的重点是啥？平台框架？

制式化、模块化，提高可靠性

构建一个高可替代可重用的硬件平台确实是成事第一步。

期待早日完成~~

P.S. 推荐使用集成mpu6050+hmc5883+气压模块表贴，淘宝价30，便宜可靠

为了保证对齐精度，MPU6050和HMC5883以及气压计是直接贴装在我们的Sensor板上的。
实时已证明市售的IMU模块其对齐精度达不到我的要求，无法通过验收。

非常感谢您的支持！

mpu6050是集成6轴，木有对齐问题。即使有也不是我们能解决的。
HMC5883的角度精度，嗯，不需要有对齐问题

6050是集成六轴我也很清楚，所以明显我所说的对齐精度不是指的这个，请看明白了再回复，非常感谢！

请问是什么对齐精度呢

我的意思已经在34楼表达清楚了，你要是还不明白那就不能怪我了。
PS：工作很忙，不能及时回复请谅解。

我比较坦率，请不要动气，但事实如此：除了加表和陀螺的对齐，我不知道你还需要什么对齐精度，请明示~
当然问题过于细节，也可就此打住
高中有如此能力已然不错，绝没有挑刺的意思

我的意思其实很明白，不知道你以前有无自己焊过板子。
就拿市售6050模块来说吧，批量走出来的，芯片贴装做的很不好，Sensor轴线和航电板标定轴线完全对不齐，而且机械强度达不到要求。我手头就有不少块，上了震动测试台全部都挂掉了，更别说做冲击测试了，那就是开玩笑。
所以对于这种东西，我们一般都是完全由自己进行贴装然后加固出成品，然后过测试才能投入实际应用。其实我在34楼要表达的就是这个意思，可能是写的不够通俗的原因。
PS：最近因为接了不少商业项目，同时还在给ASR弄电路，所以比较急躁，口气和态度不好还请务必理解。

好吧，虽然我手焊bga还不能保证成功率，但也不至于没焊过板子
依然不知你的对齐精度为何。。是指的机械强度吗

慢慢来，项目多了，容易吃力不讨好，也容易心生烦躁



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好吧。我回复了你之后你又修改了回复，现在我知道你说的是什么对齐了。

不过这个对齐精度是没有影响的。
打住打住，这问题不讨论了
再次表示对你们团队的羡慕和期待，早日完成，好好休息~~

不是，我不是说你焊的不好。我指的是外面卖的成品板，那个东西完全是商业化的产品，批量一大质量就下去了。对不齐就不说了，连基板都不做固定，上了震动台全部都被震脱了，别说上火箭用了。

嗯，这个是事实，我也遇到过贴片电容电感全掉下来的板子
之前做地震检波器测试，试过直接拿那种mems 9dof模块粘震台上，用在二轮车上的也没加防护，都木有问题
不过我的模块买的早，那时候还挺贵的
淘宝上，谁知道呢。赞一个自己动手保证强度，这确实是我们需要的态度。

我觉得这套系统稍稍修改就是一个成熟的飞控系统
我想参与捐助，以示支持，不知途径为何？
并且可以参与技术讨论吗？

您可以向科创基金定向捐款，以资助我们的项目。但我必须提前声明，目前此系统设计已基本定型，目前再做一些大的修改可能会造成一定的损失，您可以参与软件的设计交流中。

向KC基金汇款原则上应该不会对本项目造成影响吧。。
因为申请中有提到露计划，是否可以直接捐助呢？
只是修改pcb设计的话，定版之后一天也就画完了，我不会对你们的设计方向提任何要求，只是讨论在ASR之后系统用于飞控的可行性

直接捐助是可以的，但为了光明正大，资金流动透明，还建议您通过KC平台来捐助我们，当然，您要是愿意亦可以直接捐助，非常感谢您的慷慨相助！

收到补正材料。补正材料达到了明确项目性质的目的，申报审批可以继续进行。

从即日起，到2013年5月1日是项目公示期间。希望各位继续提出建议和质询。

但是申报人对技术质疑的答复仍然过于宏观，特别是第5楼第1条问题。我们仍然只看到了宏大的叙事（比如11楼第3段；如果申报人授权古人代理申报人回答问题，那么还包括10楼第1段，在明确授权之前，我们不会采纳古人的发言），但缺乏脚踏实地的技术方案（或计划）。因此难以理解该项目到底要做什么，以及通过什么手段来达到项目的计划。

我不明白申报人为何仅在此时采用了夸夸其谈的表述方法。从申报人既往的帖子中，可以看出申报人完全有能力把问题表述清楚，与申报材料形成了完全不同的风格。科创基金不需要与项目本身没有直接关系的宏图伟略和意图表白，只需要明确申报项目“要做什么，打算怎么做”。而这方面，在主申报材料中，只写了67个字，在补正材料中更少到只有35个字（不含英文字母和标点）。

因此友情提示一下申报人：请免写任何无关的东西，集中力量阐述申报的“四块板子”到底要做什么，最好画个框图来说明打算怎么做。凡是申报项目不打算做的“设想”或“扩展”，都不要出现在补正材料中。

对45楼的答复：

如果希望对申报项目提供额外的资助，在双方同意的基础上，可以通过科创基金C转拨资金。

下面案例可供参考：

https://www.kechuang.org/t/49456

感谢支持。